Современные общественные здания (торговые центры, выставочные залы, офисы и др.) строятся в плане по форме, приближающейся к квадрату или кругу. Такая форма здания создает наружную зону глубиной до 6 м, где на микроклимат помещений решающее влияние оказывают климатические условия. Во внутренней зоне здания нет влияния наружного климата, а тепловой режим характеризуется наличием круглый год теплоизбытков.
Для одинаковых по площади в здании прямоугольной формы без внутренней зоны удельные теплопотери [Вт/м2] на 30–40 % больше по сравнению со зданиями с наличием внутренних зон. Помещения в наружной зоне здания могут иметь значительное остекление, что требует установки под окнами или в полу, при сплошном остеклении наружных конструкций, отопительных приборов.
В теплый период года на микроклимат помещений наружной зоны значительное влияние оказывает проникающая солнечная радиация, что требует повышенных расходов холода для поддержания комфортных параметров воздуха в зоне обитания людей. Во внутренней зоне здания нет влияния наружных климатических условий и внутренний микроклимат определяется теплои влаговыделениями в помещениях этой зоны.
Для восприятия тепловыделений круглый год в помещения внутренней зоны необходимо подводить холод. В климатических условиях России продолжительное время года поддерживаются низкие температуры наружного воздуха, что позволяет использовать его холод для поглощения тепловыделений во внутренней зоне зданий. Для этого используется охлажденная до 14 °C вода, которая насосами подается в трубки местных воздухоохладителей (вентиляторных или эжекционных).
Традиционно холод наружного воздуха извлекается методом охлаждения антифриза в вентиляторных охладителях, монтируемых на крыше здания. В материале [1] на стр. 39 представлена фотография вентиляторных воздухоохладителей антифриза, монтированных на крыше нового общественного здания, построенного в городе Санкт-Петербурге. Представленная на стр. 39 фотография названа: «Сухие градирни систем свободного охлаждения». Называть вентиляторные охладители как «сухие градирни» является ошибочной терминологией.
В принципиальной схеме холодоснабжения, представленной на стр. 41 статьи [1] показано, что «свободное» охлаждение выбрасывает в атмосферу 300 кВт избыточного тепла. Кроме этого, на схеме показаны градирни для охлаждения воды после конденсаторов холодильных машин на производительность отводимого в атмосферу тепла Qт = 2640 кВт. Оба эти решения являются традиционными для систем кондиционирования воздуха (СКВ) и их нельзя назвать энергоэффективными, как это утверждается в статье [1].
Принципиально новый подход к получению холода от наружного воздуха описан в материале [2]. Одновременно с публикацией этой статьи автор предложил инвестору строительства в городе Воронеже торгового центра «Солнечный рай» площадью 18 500 м2 применить новый принцип энергосбережения. В плане здание торгового центра имеет форму близкую к квадрату. Здание трехэтажное и сдается в аренду различным торговым фирмам, ресторану.
Конкурирующая организация по разработке проекта СКВ в торговом центре предложила традиционного решения систем отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК) с использованием для нагрева приточного воздуха теплоты горячей воды 80 °C, получаемой от сжигания газа в крышной котельной расчетной мощностью 4,3 МВт. Нами был предложен энергосберегающий вариант систем ОВК с использованием в холодный и переходный периоды года получения охлажденного антифриза в теплообменниках приточных агрегатов.
Приточные агрегаты работают по прямоточной схеме и в них круглый год приготовляется санитарная норма наружного воздуха Lпн. В холодный период года при расчетной температуре наружного воздуха tнх = –26 °C предварительный нагрев Lпн осуществляется в теплообменнике приточного агрегата, в который поступает отепленный антифриз от утилизации теплоты вытяжного воздуха и теплоты, воспринятой в теплообменниках доводчиков эжекционных модели ДЭ-2-200(у), разработанных и изготовляемых фирмой ООО «Локальные ЭнергоСистемы» [3].
Местные воздухоохладители ДЭ смонтированы за подшивным потолком на каждом этаже торгового центра. Применение принципиально новой схемы использования холода наружного воздуха для отведения тепловыделений из внутренних зон торговых залов позволило предложить инвестору сооружать крышную котельную на 1,3 МВт вместо 4,3 МВт, предложенных в конкурирующем проекте.
При реализации энергосберегающих систем ОВК в торговом центре «Солнечный рай» полезно используется электроэнергия, которую потребляет торговый центр в количестве 3,6 МВт. Как известно, потребляемая электроэнергия переходит в тепло, которое в традиционных системах выбрасывается в атмосферу с вытяжным воздухом. Фирмой ООО «Локальные ЭнергоСистемы» разработан проект и в 2006 г. закончен монтаж и наладка энергосберегающих систем ОВК в залах торгового центра «Солнечный рай» (также Воронеж).
Два года (2006–2007-й) работы систем ОВК подтвердили достижение до 80 % снижения расхода тепла по сравнению с традиционным решением систем ОВК. Сэкономленные средства на оплату газа для крышной котельной окупили за два года стоимость сооружения энергосберегающей СКВ. В настоящее время ряд инвесторов в городе Воронеже обратились на фирму ООО «Локальные ЭнергоСистемы» с запросами по применению энергосберегающих СКВ, подробное описание которых и методы их расчета изложены в монографии [4].
К сожалению, в Москве с большим трудом удается убедить инвесторов в экономической и экологической целесообразности применения новаций по энергосбережению, разработанных авторами. Хотя именно в Москве в 1983 г. при строительстве здания Госстроя СССР (находится на ул. Большая Дмитровская, д. 28) впервые в нашей стране применена система утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев санитарной нормы приточного наружного воздуха (разработана в «Моспроекте-2» коллективом под руководством Кронфельда Я.Г. и Кокорина О.Я.).
Наши расчеты показали, что за год работы приточных систем в климате Москвы снижение расхода тепла на подогрев одного кубического метра приточного воздуха в час, при 12-часовой работе систем в день, составляет 10 кВт/год [5]. Общая производительность приточных систем в этом здании, ныне занимаемым Советом Федерации России, составляет 360 тыс. м3/ч. Годовая экономия тепла от ТЭЦ за год работы приточных систем составляет: ΣQт.утл. = 360 000 × 10 = = 3 600 000 кВт/год.
Стоимость тепла в современных ценах можно принять 0,5 руб/кВт. Тогда годовая экономия в оплате за тепло от ТЭЦ составляет: Ст.утл. = 3 600 000 × 0,5 = = 1 800 000 руб/год. Система утилизации успешно работает с 1983 г. в здании на ул. Большая Дмитровская, д. 28. Начиная с 1986 г. за два года работы благодаря снижению в оплате тепла, расход которого измеряется с 1984 г. по счетчикам горячей воды в ИТП здания, полностью окуплены затраты на ее сооружение.
Авторами разработана схема охлаждения конденсаторов холодильных машин, которые используются в СКВ в теплый период года, без применения градирен. В новом здании гостинично-досугового центра [1] применены мощные градирни. В разработанном нами проекте в качестве охлаждающей конденсаторы среды служат баки-аккумуляторы подогрева и накопления горячей воды на нужды горячего водоснабжения.
В проекте реконструкции СКВ в одном из административных зданий на Новом Арбате (проект выполнен в ОАО «20-й Центральный проектный институт» под руководством Ерошкина П.А. при консультации автора) для охлаждения конденсаторов холодильных машин использованы вытяжные агрегаты, что позволило на 50 % сократить требуемую мощность градирен. Авторы готовы оказать научно-техническую помощь в применении инноваций по энергосбережению в системах отопления, вентиляции и кондиционирования.
